半导体

LED关键制造设备的发展与展望

作者:电子信息产业网来源:中国电子信息产业网发布时间:2011-11-11 13:35我要评论

 


纪安宽:


大家好!我接着王总的话题继续谈一下LED设备有关发展的想法,我是来自北方微电子公司的,北方微电子专门从事集成电路开发的。09年的时候我们进入LED领域,不到一年的时间也完成了LED设备刻字机的开发与销售。在两年多行业的摸索和实践中发现LED的关键设备、市场是非常巨大的,有很多机会。我们现在在LED领域进行探索,也取得一定的进展。今天有幸在这里跟大家共同探讨一下,我国如何在更多的领域实现我们LED关键制造设备的突破。


这是了工艺流程图,每一步工艺都要相应的设备来实现。现在主要的LED关键制造设备它的市场都被国外一些厂商所瓜分,尤其在外延、芯片这一块。这一块是LED整个产业的发展情况,应该在整个产业比较亢奋的时候有一个,2011年到2013年我们整个MOCVD会达到三百多台。这样一个产业给我们提出什么课题呢?如果我国LED设备发展滞后的话,不但会失去庞大的市场赚钱的机会,更重要的是导致我们整个行业缺少一种核心的竞争力。就是不利于我们整个行业的健康发展。所以说LED设备国产化这个课题是迫在眉睫的。


事实上我们现在在很多领域已经有所突破,比如说LED刻字机、清洗机等。在这之前实际上这个市场被国外厂商所垄断的,我们国内这些供应商属于后发制人,不断扩大自己的市场份额,这是一个非常值得骄傲的现实。


另外一个角度来看,这些取得突破的厂家大部分都是从半导体这个领域拓展过来的。像北方微电子、沈阳芯源等,都是做半导体设备的。这样就给我们提出一个课题,半导体设备与LED设备,这个传承和创新的关系在哪?我们看这个图形,这是0.15um的STI刻蚀图形。我们把这个图形与LED比较复杂的一个图放在一起。这个小一点的,实际上用普通的扫描电镜已经看不出来,透过来这一部分是光。把这两个图形跟PSS放在一起,发现LED在图形控制上面,包括它的角度和尺寸要快上很多。是不是把所有半导体设备直接用到LED领域呢?显然答案不这么简单的。


看这个表,还是以刻蚀为例。由于IC,每个托盘芯片尺寸在八寸到十二寸为主。LED芯片现在在两寸、四寸为主。这样的话,这就带来了片与片之间控制的难度,这是一个难度。刻蚀对象来看,这方面也需要看一下。我们使用的工艺器也是不一样的。如果刻得不好会影响整个刻蚀的结果。LED刻蚀附产物要求是比较高的,包括一些管路都要有加热功能,让附产物及时的排出去。LED刻得比较深,刚刚看的是1.5um,刻得深,刻蚀过程当中会不断的累计热量,累计热量以后就会对于PR造成挥发,影响刻蚀积极性。LED刻蚀最大难度就是及时把热量排出去。所以在下面的设计上面,散热能力要高,所以LED有很多比IC相比不一样的地方。


虽然有一些不同,但是很多IC里面在LED领域是可以借鉴的。等离子产生与控制技术、自动传输技术、温度控制技术、真空技术这个。这个图,比较红的这部分,都是带加热功能的,使LED刻蚀完了附产物及时排出去。


这是一个非常好的将集成电路核心技术应用到LED领域的案例。实际上这是刻蚀机最核心的一个图,现在我们来看,我们的盘面做到330毫米。现在目前国外的一些厂商是四周,可以想一下,中间这一点都不是特别的好。所以很多国外设备的供应商跟客户承诺的时候把中间这一块刨掉了。这个内外线圈电流是不一样的,可以达到整个盘面,包括中间这一块均匀性做到3%%以内。所以我们不管是片内均匀性、片间的均匀性、批间的均匀性,可以写到报告里面,达到3%%。这是我们设备的核心竞争力之一。


实际上整个产业地发展对于我们设备提出了很多新的需求。随着我们照明时代渐渐的到来,我们要求设备的大产能、低成本的能力要求越来越突出。所以说我们实现这种全自动大产能的方式有几种。一种是单腔到多腔;第二个是采用全自动的Cassette的生产方式;第三个自动传输。这样提高了设备的产能。


第二个要求我们设备要有非常宽的工艺窗口。每家客户做工艺的时候需要一个稳定的,但是往往要求我们的设备要有一个工艺的能力,便于对于新的工艺进行摸索。刻蚀数据从70到100nm/min,刻蚀速率120到180nm/min。还有现在做高压的LED芯片,这是一种趋势,所以在刻蚀速率上面,有一些要求,当然这样的刻蚀可以做到20多个以上,这样对于要求又有一个新的挑战。


工艺支持和服务水平。我们知道在IC领域实际上它的服务要求是非常严格的。我们把IC服务移植到LED领域,受到了LED客户的欢迎。我们对于他们承诺是服务四小时响应,客服工程师24小时到现场,所有原厂零部件24小时到现场。


还有很多新技术的应用,这些技术在半导体领域,一些成熟的,在逐步的应用到LED里面。第一个是ESC,静电吸附的一种方式。现在LED的方式大部分采用基线反弹,把这个固定在上面,这样可能会有压根的问题,会有边缘效应。我们采用ESC方式以后,这些问题都可以解决,而且均匀性、刻蚀速率都会得到很大的提升,因为散热效果会更好。这种ESC刻蚀机今年年底完成产品的定型、开发。


APC,是先进过程控制,很多的参数在刻蚀过程当中就可以通过这些勾选,通过曲线的变化得到这些参数变化的趋势。即使当时不勾选很多数据可以在硬盘里面读取出来。这个也是越来越得到广泛应用。双区线圈,这个刚刚讲了,就不多说了。还有BOSCH。


另外讲一下我们的机遇。刚才讲了,MOCVD是LED领域最核心的一台设备,实际上总的判断,站在LED角度来,MOCVD这个技术其实现在并不成熟。但是这一块市场又特别的巨大,造成了国内外很多厂家都在跃跃欲试,想在里面分得一杯羹。大多数采用两种方式,一种是跟踪,还有一些是做一些新的尝试。预计今年年底之前会通气做工艺实验。我们采用目前跟主流不一样的方式,这个设备如果有新的进展会向各位做具体的汇报。


下面谈一下ITO—PTV。现在采用这个和一般的相比,这个亮度提高大概在20%%到30%%左右。ITO膜产生有两种,一种是传统蒸发的方式,还有一种是溅射的方式。建设这个,实际上是通过氩离子。这是国内首台ITO—PTV设备,这是我们公司从美国聘请了一个专业技术团队,由他们来开发。这台设备目前正在做。从这个情况来看,透光率、均匀性等,都可以从这个上面看出来。这个产品我们年底就会完成产品的定型。


这是我们国内设备厂商,值得关注的一些能力。我们设备的稳定性,这是我们卖设备的时候客户最关心的问题,这个图形可能大家都可以刻出来,主要是在运行过程当中稳定性怎么样,大家很关心。还有以卖单位一台设备相比,圈套工艺解决方案,这个也非常重要。我们为了配合我们PSS刻蚀机,这个工艺全套方案的解决,我们建立了一个PSS线,整个这条线的能力,客户都可以去参观、去看、区别了解。


设备的低拥有成本、低使用成本,也是我们关注的方向。核心专利的保护,这也是非常重要的问题。北方微电子已经累计申请专利700余件,大概每年有一百件专利。其中95%%以上是发明专利,获得授权的是300件。


我想刚才说的,实际上国内我们在很多领域现在已经具备了研发的技术技术等。这三种设备都是我们科技专项扶持的一个项目,PECVD是沈阳。光刻机是上海微电子。但是我觉得这些到现在目前是有资金实力和基础的。另外还有清洗机、激光剥离、去胶台。这些都是我们未来可能实现突破的一些产品。我们希望在座的专家和各位领导也关注我们本土装备的发展,也希望有越来越多本土装备能够脱颖而出,为我们国家的LED产业健康发展做出贡献。


谢谢大家!




责任编辑:电子信息产业网
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